Площадь всех элементов на плате SE =4425мм²

     Размеры печатного узла по третьей координате Z образуется размерной цепью.

     ZP = ZU+h+ZO = 15+1+1= 17мм 

     ZU = max(ZU₁,…,ZU_k)

     ZO = max(ZO₁,…,ZO_k)

     h -  толщина материала платы

     ZU_k,ZO_k – высота монтажа элементов с обоих сторон платы (установочные размеры).

     С учетом зазоров между элементами, общая площадь для элементов  электрической схемы можно представить  как площадь функциональной поверхности  SF:

     SF = SE / CZ

     CZ – коэффициент заполнения (0,1<CZ<0,2 при наличии микросхем)

     Для определения размеров функциональных областей необходимо ввести коэффициент  формы платы CF.

     CF = XF ^. YF = (1…3)

     XF = √ (SF ^. CF)

     YF = √ (SF / CF)

     Вычислим  площадь функционального узла SF и найдем размеры печатного узла при различных коэффициентах заполнения CZ и коэффициентах формы CF:

     На  моей печатной плате одна коммутационная область, поэтому размеры печатного  узла находятся по следующим формулам:

XP = X1+XF +X2

YP = Y1+YF+YK1+Yпр+Y2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Расчет  размеров печатной платы. 

 

     При таких параметрах CF,CZ плата имеет наименьшие размеры. Такой коэффициент формы выбран для того чтобы эта печатная наилучшим способом вписалась во внутреннюю компоновку элементов в корпусе.  Окончательные размеры платы согласно ОСТ 4.010.020-83. составят:  

 XP1хYP1x ZP1 = 140х130х17 мм. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Расчет  собственной резонансной частоты печатного узла 

     Функциональный  узел на жесткой печатной плате закрепленный в приборе, в условиях вибрационных нагрузок (например, при транспортировке прибора автомобилем, самолетом и т.д.) обладает собственными частотами механических колебаний или конструктивными резонансами. Если частота вибрационных воздействий совпадает с собственной частотой , плата   испытывает   максимальные   механические   перегрузки.

     При закреплении платы в четырех  точках частота будет :

     F(fu)=0,47746*h*(1/x2+1/y2)* √E*x*y*h/Мs

Где X,   Y - расстояние между точками закрепления платы, мм.

Е модуль упругости материала платы Па,

Мs = МP * ME * MR - масса функционального узла, г.

MP=0,001хХРхУРхhхр(ПП)  - масса печатной платы, г ,

 р(ПП)  - удельная плотность материала  платы, г/см³. Для   p(СФ1)= 2,Q5 г/см³,

ME-масса элементов на ПП.

МR-масса припоя на ПП.

X=140 мм

Y=130 мм

E=3e+10,Па

H=1.5

Mp=0,001*100*60*1.5*2=18 г

MR=0,06*36=2,16 г

ME=0,6*5+0,2*6+0,4*2=5 г

Мs=25,16 г

     Подставляем полученные значения:

       F(fu)=0,47746*1.5*(1/140+1/130)* √3е+10*140*130*1.5/25.16=839.5 Гц 

     Расчет  прочности платы.

     Уравнение учета прочности имеет вид:

Ослабление сечения выбирается по формуле: 

 

где d размер отверстия в сечении

.-коэффициент  виброперегрузки.

P=Ms*g-нагрузка создаваемая суммарной массой.

G=9800мм/с2.

Момент  сопративления к изгибу для  плате  в прямоугольной форме определяется:

Ys=40 мм

=0,0147*25,16*140/40*2,25=0.37В.

 

    Окончательно  после округления и придерживаясь  рекомендованного стандарта ГОСТ 6636-68 и размерного ряда Ra40 мы получаем размеры корпуса 180´170´40 мм. 
 

Выбор материала и корпуса  прибора. 

    При выборе материала прибора основными  факторами, определяющими материал корпуса прибора, явились условия  его эксплуатации. Так как регистратор будет располагаться в домашних условиях, под телефонным аппаратом, то металлический материал корпуса не подходит. Поэтому пластмассовый корпус самый оптимальный выход из положения.

    Форма корпуса выбрана таким образом, чтобы его практическая реализация была максимально проста. Добиваясь  этого результата нужно стремиться к уменьшению количества составных  частей. В этом приборе минимизация  проведена довольно успешно, количество составных частей доведено до двух элементов: корпуса и крышки. 
 

     Расчёт  размеров надписей

     Для расчетов размеров лицевой панели необходимо произвести расчет функциональных групп. Так как все группы содержат надписи, произведем расчет их размеров. Для  выполнения надписей на приборах наиболее распространенным является прямой рубленный  шрифт ГОСТ 2330-76.

     

     Рис.5.

     L – расстояние до символа

     β – угловой размер символа 

     t – толщина обводки

     XS - ширина символа

     YS- высота символа

     Высота  буквы YS определяется как YS > *L.

      - зависит от сложности.

     Расстояние  L обычно выбирают, исходя из возможности оператора дотянуться рукой до регулятора, не сходя с места. Средняя величина составляет (500 ±200)мм. Расстояние рекламных надписей  Lрек=1±0,5м.

     Коэффициент формы характеризуется CF = XS / YS.

СF  = 0.65 ±0.05 – нормальное начертание (Н);

СF<= 0.6 – узкое начертание (У);

t - толщина обводки

Степень обводки: t/YS  = 0.15 ±0.05  – светлое (НС);

     Длина предложения рассчитывается по формуле:

XN= åXS_i + (N-1) * t                     

Результаты  вычислений в таблице  
 
 

Таблица 4. Расчет надписей

 

                   

Расчет  размеров функциональных групп

       Расстояние  по координате X между элементами функциональной группы, а также краевые поля выбираются по следующему принципу: 

         X_imin=Xs

       Минимальное расстояние между строчками надписи Yi  выбирается из условия:   Yi=0,5Ys. Также вычисляются краевые поля. Сначала определим размеры функциональных групп на лицевой панели.

       Необходимо  определить минимальные размеры  функциональных  групп для лицевой и задней панелей, представленных на рисунках 6-8:  
 

       Функциональная  группа №1

         

         Рис.6

     XF1=X1+XSA+X2=2,4+10+2,4=24,6мм

     YF1= Y1+YN+YI+YSA+Y2 =2+4+2+18,5+2=28,5 мм

            

       Область подкючения телефонных аппаратов

   

Рис. 7 

    XFO1=X1+XSA+X2=2,4+60+2,4=64,8мм

     YFO1= Y1+YHL+Y2+YN+Y3+YR+Y4 =2+7+2+4+2+12+2=31 мм 

       Область подключения к компьютеру (компорта)

                                  

     

     Рис.8 

     XG2= X1+XR+X2 =2+35+2=39 мм

     YG2= Y1+YN+Y2+YR+Y3 = 2+4+2+12+2 =22 мм. 

     Область сброса

     

     XG2= X1+XR+X2 =2+22+2=26 мм

     YG2= Y1+YN+Y2+YR+Y3 = 2+4+2+22+2 =32 мм. 
 
 

Расчет  размеров лицевой  панели

      Лицевая панель - основная рабочая поверхность, которая содержит четыре функциональных групп. Задача - определить  размеры, занимаемые функциональными группами на лицевой панели. Эскиз лицевой панели приведен на рис.9. Составим компоновочную модель лицевой панели. 

Рис.9. Компоновочная модель лицевой панели